• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1133-1137
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• 1995

This paper presents a numerical method of the global search for an optimal geometric path for a manipulator arm amid obstacles. Finite term quintic B-splines are used to describe an arbitrary point-to-point manipulator motion with fixed moving time. The coefficients of the splines span a linear vector space, a point in which uniquely represents the manipulator motion. All feasible geometric paths are searched by adjusting the seed points of the obstacle models in the penetration growth distances. In the numerical implementation using nonlinear programming, the globally optimal geometric path is obtained for a spatial 3-link(3-revolute joints) manipulator amid several hexahedral obstacles without simplifying any dynamic or geometric models.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권12호
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• pp.204-213
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• 1999

This paper suggests a numerical method of finding optimal geometric path and minimum-time motion for a manipulator arm. To find the minimum-time motion, the optimal geometric path is searched first, and the minimum-time motion is searched on this optimal path. In the algorithm finding optimal geometric path, the objective function is minimizing the combination of joint velocities, joint-jerks, and actuator forces as well as avoiding several static obstacles, where global search is performed by adjusting the seed points of the obstacle models. In the minimum-time algorithm, the traveling time is expressed by the linear combinations of finite-term quintic B-splines and the coefficients of the splines are obtained by nonlinear programming to minimize the total traveling time subject to the constraints of the velocity-dependent actuator forces. These two search algorithms are basically similar and their convergences are quite stable.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권10호
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• pp.116-126
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• 2001

This paper suggests a numerical method to find optimal geometric path and minimum-time motion for a spatial 6-link manipulator arm (PUMA 560 type). To find a minimum-time motion, the optimal geometric paths minimizing 2 different dynamic performance indices are searched first, and the minimum-time motions are searched on these optimal paths. In the algorithm to find optimal geometric paths, the objective functions (performance indices) are selected to minimize joint velocities, actuator forces or the combinations of them as well as to avoid one static obstacle. In the minimum-time algorithm the traveling time is expressed by the power series including 21 terms. The coefficients of the series are obtained using nonlinear programming to minimize the total traveling time subject to the constraints of velocity-dependent actuator forces.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권1C호
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• pp.1-7
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• 2011

최근 다중-홉 릴레이 전송 방식은 전력 소모를 줄이면서 통신 가능 영역을 넓힐 수 있는 장점으로 큰 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 홉마다 증폭-후-전달 릴레이가 다수 존재하는 다중 홉 통신시스템에서 최적 경로를 선택할 때 얻을 수 있는 성능 한계를 유도한다. 특히, 홉마다 분포가 다른 일반화된 나카가미 페이딩 채널에서의 성능 한계를 제공하도록 경로를 구성하는 링크 신호대잡음비의 기하 평균 상한을 적용하고 그에 대한 적률생성함수를 얻었다. 그 결과 페이딩 특성이 적을수록 제안한 기하 평균 상한 기법이 실제 성능에 더욱 근접함을 볼 수 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1996년도 추계학술대회 논문집
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• pp.406-412
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• 1996

Optimal trajectory for a robot manipulator minimizing actuator torques or energy consumption in a fixed traveling time is obtained in the presence of obstacles. All joint displacements are represented in finite terms of Fourier cosine series and the coefficients of the series are obtained optimally by nonlinear programming. Thus, the geometric path need not be prespecified and the full dynamic model is employed. To avoid the obstacles, the concept of penalty area is newly introduced and this penalty area is included in the performance index with an appropriate weighting coefficient. This optimal trajectory will be useful as a geometric path in the minimum-time trajectory planning problem.

• 한국정밀공학회지
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• 제14권3호
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• pp.147-155
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• 1997

Optimal trajectory for a robot manipulator minimizing actuator torques or energy consumptions ina fixed traveling time is obtained in the presence of obstacles. All joint displacements are represented in finite terms of Fourier cosine series and the coefficients of the series are obtained optimally by nonlinear programming. Thus, the geometric path need not be prespecified and the full dynamic model is employed. To avoid the obstacles, the concept of the penalty area is newly introduced and this penalty area is includ- ed in the performance index with an appropriate weighting coefficient. This optimal trajectory will be useful as a geometric path in the minimum-time trajectory planning problem.

• Advances in robotics research
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• 제1권1호
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• pp.41-59
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• 2014

This paper deals with the problem of steering a group of mobile robots along a reference path while maintaining a desired geometric formation. To solve this problem, the overall formation is decomposed into numerous geometric patterns composed of pairs of robots, and the state of the geometric patterns is defined. A control algorithm for the problem is proposed based on the Nash equilibrium strategies incorporating receding horizon control (RHC), also known as model predictive control (MPC). Each robot calculates a control input over a finite prediction horizon and transmits this control input to its neighbor. Considering the motion of the other robots in the prediction horizon, each robot calculates the optimal control strategy to achieve its goals: tracking a reference path and maintaining a desired formation. The performance of the proposed algorithm is validated using numerical simulations.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.493-498
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• 2004

전통적인 경로 계획기는 로봇의 최적 경로를 찾기 위해 광대한 기하학적 검색을 수행한다. 완전성이 있는 경로계획기는 만약 해가 존재하면 반드시 찾아야 한다. 때문에 많은 검색 시간을 소요하여 해를 찾든지, 아니면 해가 없는 경우에는 없다고 증명을 하여야 함으로 역시 많은 시간을 소요한다. 그러나 인간의 경우는 대부분의 경우에 충돌 회피 경로가 있는지 없는지 빨리 파악할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 극단적으로 어려운 문제들을 제외하고는 무둔 경우의 수를 나열하지 않고도 쉽게 해를 찾는다. 본 연구의 목표는 이러한 인간의 사고 능력을 알고리즘화하여, 이동로봇의 운동 경로를 보다 빠르게 찾거나, 아니면 컴퓨터의 계산자원을 낭비하지 않고 일찍이 포기하게 한다. 다각형 환경과 다각형 로봇에 대한 경로계획에, 정량적인 형상 추론과 광대한 기하학적 검색을 결합한 새로운 경로 계획 방법을 제시한다. 제시되어진 알고리즘은 울타리 검증을 통해 해가 없는지를 먼저 검색하고, 만약에 해가 있으면, 정량적인 추론을 통해서 해를 찾고, 그래서 해가 존재하지만 해를 찾을 수 없으면, 완전 검색 알고리즘으로 해를 찾게 된다. 본 연구의 기여는 여러 개의 능률적인 기하학적 검사를 통해, 많은 계산량의 완전 알고리즘을 가능하면 사용하지 않고 해를 찾거나 해가 없음 증명하여, 운동 계획기의 평균 계산량을 최소화한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제15권1호
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• pp.130-136
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• 1998

A procedure of stress and strength analysis has been proposed for the centrifuge rotor of composite materials of quasi-isotropic laminates. The goal in this study is to maximize the allowable rotating speed, that is, to minimize maximum strength ratio with the given path length by changing the geometric parameter-outer radius and ply angles in quasi-isotropic laminates. Optimum values of the geometric parameter-outer radius and ply angles are obtained by multilevel optimization. All the geometric dimensions and stresses are normalized such that the result can be extended to a general case. Two dimensional analysis at each cross section with an elliptic tube hole subjected to internal hydrostatic pressures by samples as well as the centrifugal body forces has been performed along the height to calculate the stress distribution with the plane stress assumption, and Tsai-Wu failure criterion is used to calculate the strength ratio. The maximum allowable rotating speed can be increased by changing the radii of the outer surface along the height with the maximum strength ratio under the unit value : The optimal number of ply angles maximizing the allowable rotating speed in quasi-isotropic laminates is found to be the half number of tube hole, and the optimal laminate rotation angle is the half of $[{\pi}/m]$. A $[{\pi}/3]$ laminate, for instance, is stronger than a $[{\pi}/4]$ laminate for the centrifuge rotor of 6 tube hole number even though they have the same stiffness.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.221-230
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• 2000

스위프 기하학적 모델은 곡선, 면 또는 입방체를 주어진 경로를 따라 이동시킴으로써 기하학적 모델을 생성하는 기법이다. 따라서 스위핑을 사용하면 프리즘 쉘의 곡면을 쉽게 정의할 수 있다. 본 논문은 스위프 기하학적 모델을 프리즘 쉘의 최적화에 적용하는 절차에 대하여 기술하였다. 제시한 스위프 기하학적 모델을 유한요소법과 융합하였고 프리즘 쉘의 반응을 계산하기 위해 9절점 퇴화쉘요소를 채용하였다. 본 연구에서 제시한 최적화과정을 증명하기 위하여 수치예제를 풀어 보았다. 수치예제를 통하여 제시한 스위프 기하학적 모델이 많은 종류의 프리즘 쉘을 최적화하는데 효율적이고 신뢰적인 방법인 것으로 나타났다.